CN1104394A

CN1104394A - 扩展频谱通信系统

Info

Publication number: CN1104394A
Application number: CN94107803A
Authority: CN
Inventors: 三宅正泰
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2014-06-30
Also published as: EP0632611A3; US5546424A; DE69428836T2; CN1074620C; KR970009301B1; EP0632611A2; DE69428836D1; EP0632611B1; KR950002282A

Abstract

用分配给各用户的扩展码及按属性分配的扩展码执行扩展处理，在发送机方调制所得的信号。在接收机方，将如上调制的一发送信号提交给用来自一接收扩展码发生器的面向属性的扩展码的逆扩展处理，将得出的信号提交给用来自接收扩展码发生器的用户专用的扩展码的逆扩展处理，并用数据解调器解调这些经逆扩展处理的信号以抽取所要求的信息连同对应于一种宽频带服务的一所要求的信号。因此，可简化对用户与各种服务的管理，并方便系统设计。

Description

本发明涉及一种扩展频谱通信系统，更具体地，涉及一种采用根据扩展频谱调制的通信信号的扩展频谱通信系统。

一个扩展频谱通信系统使多名用户能在时间与空间的基础上共用一个宽频带进行通信，每一带宽具有大的系统容量，并且是抗干扰的。从而这种通信系统作为解决当前电波过分集中的一种方法而备受关注。在这种扩展频谱通信系统中，分配给每一用户一个专用的扩展码以辨识该用户的信号，而频谱扩展则是通过在发送机方使用扩展码实行的。在接收机方使用频谱扩展中所用的扩展码的一个拷贝来进行逆频谱扩展。

图1示出扩展频谱通信系统中发送机方的一个调制电路的实例。向混频器2提供一个发送信号及一个扩展码，该扩展码是使用一个有关终端的用户所专用的并且是由一个扩展码发生器1生成的。混频器2用扩展码在发送信号上执行扩展处理，并将得出的信号送至调制器3。调制器3执行扩展调制以生成载波频率信号并将其送至功率放大器4。功率放大器4将载频信号放大至一个适当的能级并将放大的信号送至天线5。

图2示出这一扩展频谱通信系统中的接收机方的一个解调电路的实例。将一个在天线11上接收的并经过射频放大器12放大的载波信号与一个第一本地振荡器13输出的本地振荡信号提供给一个第一混频器14，该混频器混合这两个信号，生成一个第一中频信号。令该第一中频信号通过一个第一带通滤波器15变成一个所要求的频带的第一中频信号。将这一第一中频信号送至一个第二混频器16。第二混频器16还接收一个本地扩展信号，该本地扩展信号是由一个本地混频器19将一个第二本地振荡器17输出的一个本地振荡信号与一个扩展码发生器18输出的、指定接收用户的一个扩展码进行混合而得到的。第二混频器16在第一中频信号与扩展信号上执行混合处理（逆扩展），以生成一个所要求的窄带信号（第二中频信号）。将这一第二中频信号送至一个第二带通滤波器20以消除不必要的信号成分，生成一个所要求的信号。然后，将这所要求的信号送至一个解调器21，该解调器用传统的方法（数字解调或诸如FM解调的模拟解调）解调该所要求的信号以抽取所需要的信息。

为了正常地进行发送机与接收机之间的通信，这一扩展频谱通信系统要求在发送机方设置的扩展码必须与接收机方设置的扩展码完全一致，此外，这些扩展码必须与同时使用这一通信系统的其它信道用户的扩展码不同。此外，在扩展频谱通信系统中，比之用在诸如话音传输、低速数据传输等窄带服务中的扩展码，用在诸如图象传输、高速数据传输出等宽带服务中的扩展码具有较长的码周期。

在扩展频谱通信系统中，各种服务要求它们的扩展码是唯一地分配给各用户的。即使对于不同带宽的信号传输，扩展码也是各用户专用的。如果用户数和/或服务数增加，一起管理用户与服务的管理系统以及这些扩展码的管理变得复杂化。从而，作为后果，系统设计变得复杂化。

因此，本发明的一个目的为提供一种能够简化用户与服务管理并容易设计的扩展频谱通信系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种扩展频谱通信系统，包括一个发送站，该站具有用于输出分配给各用户的一第一扩展码的第一扩展码输出装置，用于输出根据属性分配的一第二扩展码的第二扩展码输出装置，用于以第一与第二扩展码执行信息信号的扩展处理的扩展处理装置，以及用于发送经过扩展处理装置的扩展处理处理过的一个信号的发送装置;以及一个接收站，该站具有用于以第二扩展码在发送站发送的一信号上执行一逆扩展处理、并以第一扩展码在经过第二扩展码逆扩展所得到的一个信号上执行逆扩展的逆扩展处理装置，以及用于解调经过逆扩展处理装置的逆扩展处理处理过的信号的解调装置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种扩展频谱通信系统，包括一个发送站，该站具有用于输出分配给各用户的一第一扩展码的第一扩展码输出装置，用于输出根据属性分配的一第二扩展码的第二扩展码输出装置，用于以第一与第二扩展码执行信息信号的一个扩展处理的扩展处理装置，以及用于发送经过扩展处理装置的扩展处理处理过的一个信号的发送装置。

根据本发明的又另一个方面，提供了一种扩展频谱通信系统，包括一个接收部分，该部分具有用于以第二扩展码在发送站发送的一个信号上执行一逆扩展处理、并以第一扩展码在经过第二扩展码逆扩展所得到的一个信号上执行一种逆扩展处理的逆扩展处理装置，以及用于解调经过逆扩展处理装置的逆扩展处理处理过的信号的解调装置。

本发明中，发送机方以分配给各用户的第一扩展码及根据属性分配的第二扩展码执行信息信号的一种扩展处理，并发送经这扩展处理得到的信号。接收机方以第二扩展码在一个发送的信号上执行一逆扩展处理，并在经过以第二扩展码的逆扩展处理所得到的结果信号上执行一扩展处理，并解调经过逆扩展处理的这些信号。这一系统能使各用户根据第一与第二扩展码接受所要求的服务，并能分开管理根据各种服务的属性的扩展码及根据各用户的扩展码。

本发明的其它目的与优点将在下面的描述中提出，其中一部分从描述中是显而易见的，或者是可以通过本发明的实践而理解的。本发明的目的与优点可以用所附的权利要求书中所特别指出的装置与组合实现与获得。

结合进本说明书中并构成其一部分的附图例示了本发明当前的较佳实施例，并且连同上面给出的一般性描述及下面给出的较佳实施例的详细描述，用于说明本发明的原理。

图1为传统的扩展频谱通信系统的发送机方的一个调制电路的结构的示意图;

图2为传统的扩展频谱通信系统的接收机方的解调电路的结构的示意图;

图3为根据本发明的一个实施例的发送机方的调制电路的结构的示意图;

图4为根据本发明的一个实施例的接收机方的解调电路的结构的示意图;

图5为图4中的解调电路中所能使用的一种滤波器电路的结构的示意图;

图6为图4中的解调电路中所能使用的一种扩展码发生器的结构的示意图;

图7为图4中的解调电路中所能使用的另一种扩展码发生器的结构的示意图;

图8为在发送机方上的另一种调制电路的结构的示意图;以及

图9为包含发送电路与接收电路两者的本发明通信系统的另一实施例的结构的示意图。

【本发明的原理】

首先，描述本发明的概念。

在一个扩展频谱通信系统中，允许的用户数为M，处理增益为PG，逆扩展处理后的一个要求的信号与不需要信号之比为D/U，（逆扩展处理前）一个输入的要求信号与不需要信号之比为C/N，则各信号的接收功率P具有下式（1）与（2）给定的关系。在这一情况中，当从各用户送出的信号具有相同的接收功率P并采用这些条件时，能够包含的用户数为最多。

（D/U）＝PG·（C/N）（1）

（C/N）＝P/（P·（M-1）（2）

从上式（1）与（2），（D/U）可表示如下：

（D/U）＝PG（M-1）（3）

因此，能包含的用户数可得到如下：

M＝1+PG/（D/U）

例如，能包含的用户数可以下述方式考虑，其中数值例子是如下具体确定的：

一个扩展带宽为10MHz（兆赫）;

用于窄频带服务的一个频带为5KHz（千赫）;

用于中频带服务的一个频带为25KHz;

用于宽频带服务的一个频带为500KHz;

用于窄与中频带服务所需的（D/U）为7.8dB（分贝）（≈log6）;以及

用于宽频带服务所需的（D/U）为4.8dB（≈log3）。

当只将扩展带宽10MHz分配给窄频带服务时，处理增益PG为2000（＝10MHz/5KHz），而其用户数为334（≈1+400/6）。当只将扩展带宽10MHz分配给宽频带服务时，处理增益为20（＝10MHz/500KHz），而用户数为7（≈1+20/3）。

在本发明中，例如，将上述宽频带服务的带宽500KHz分配给窄频带服务或者中频带服务，并将宽频带服务的信道（信道数＝用户数）用作区分服务属性类别的一种手段。

当将上述宽频带服务的带宽500KHz分配给窄频带服务时，处理增益PG为100（＝500KHz/5KHz），因此，其用户数为17（≈1+100/6）。此外，当将上述宽频带服务的带宽500KHz分配给中频带服务时，处理增益GP为20（500KHz/25KHz），而因此，用户数为4（≈1+20/6）。

假定宽频带服务是用作区分服务属性的一种手段的话，用户号码之一（7），可用作传送各种控制信息及诸如通知信息的信息的一个信号，而其余六个可用作构成六组属性信息中的一个信号。

如果这六组属性都分配给窄频带服务，六组中每组17个用户构成总数为102个用户的窄频带服务。如果六组中的一半属性分配给中频带服务而其余三组的属性分配给窄频带服务，则三组中每组4个用户构成总数为12个用户的中频带服务，而三组中每组17个用户构成总数为51个用户的窄频带服务。

因此，以这一结构，通过设定一个扩展码用于区分各用户并选择六种扩展码之一指定所要求的服务的属性，各用户便能够接受所要求的服务。

换言之，在传统的扩展频谱通信系统中，扩展码是逐个用户分配的，而本发明则形成对应于扩展频谱通信中的扩展码的分级扩展频带，逐一地将第一扩展码分配给共用相同属性的各用户，诸如同一种服务的用户，并将一个第二扩展码分配给一种公共服务的属性，从而，不同种类的服务能由待传输的信息的带宽确定。例如，高速数据传输与图象传输是作为宽频带服务分配的，数据传输与传真传输是作为中频带服务分配的，而话音传输与低速传输是作为窄频带服务分配的。其它属性分类方案中包括以同一组织中的用户分组及以共用一个场所的用户分组。

【第一实施例】

图3与4示出专用于完成本发明的上述概念的示意性结构。

图3示出根据第一实施例的一个扩展频谱通信系统的发送机方的一种调制电路。该调制电路包括一个混频器31、一个第一扩展码发生器32、一个第二扩展码发生器33、一个混频器34、一个调制器35、一个功率放大器36及一根天线37。在图3中所示的发送机方调制电路中，当将一个发送信号（信息信号）提供给混频器31时，便根据混频器34所提供的一个扩展码执行扩展处理。将得出的信号在调制器35中受到扩展调制，生成一个载波频率信号。由功率放大器36将该载波频率信号放大到一个适当的能级，然后将放大信号送至天线37。在本例中，提供给混频器31的扩展码是通过混合来自生成各用户专用的扩展码的第一扩展码发生器32的一个扩展码与从生成根据属性分配的扩展码的第二扩展码发生器33输出的一个扩展码而得出的，从而分配了各用户所要求的服务。混频器34也可由一个模2加法器构成。

从第一扩展码发生器32输出的用户专用的扩展码的比特率（或片率）最好应等于信息信号的比特率的整数倍。此外，从第二扩展码发生器33输出的面向属性的扩展码的比特率最好应等于用户专用的扩展码的比特率的整数倍。例如，如上所述，当扩展频带宽度设定为10MHz时，并且该频带被用作区分属性的一种手段时，用户专用的扩展码的比特率为500Kbps（千位每秒）（500KHz），而面向属性的扩展码的比特率则为10Mbps（兆位每秒）（10MHz）。在这一设定中，用户能够接受的服务为具有5Kbps（5KHz）的比特率的信息信号的窄频带数据服务或者具有25Kbps（25KHz）的比特率的信息信号的中频带数据服务。此外，在传输控制信息或通知信息时，这些信息的比特率为500Kbps（500KHz），并且因此，在执行控制时，第一扩展码发生器32是不生成扩展码的。

图4示出根据第一实施例的扩展频谱通信系统接收机方的一种解调电路。该解调电路包括一根天线41、一个射频放大器42、一个第一本地振荡器43、一个混频器44、一个第一带通滤波器45、一个第二本地振荡器46、一个接收扩展码发生器47、混频器48与49、一个第二带通滤波器50、一个数据解调器51、一个接收控制器52、一个第三本地振荡器53、混频器54与55、一个第三带通滤波器56、一个数据解调器57。在图4中所示的接收机方解调电路中，当在天线41上接收到一个载波频率信号时，该载频信号受到RF（射频）放大器42的放大，然后被送至第一混频器44与一个来自第一本地振荡器43的本地振荡信号混合，输出一个第一中频信号。令第一中频信号通过第一带通滤波器45而变成所要求频带的一个第一中频信号。接收扩展码发生器47输出一个对应于接收用户所需要的服务属性的面向属性的扩展码。将这一面向属性的扩展码提供给混频器48与来自第二本地振荡器46的一个本地振荡信号混合。得到的信号被提供给混频器49与第一带通滤波器45所提供的第一中频信号混合，生成一个逆扩展的第二中频信号。令这一第二中频信号通过第二带通滤波器50变成一个所要求的频带的第二中频信号。以第二中频信号便是已经根据一种宽频带数据服务滤波的所要求的信号。将对应于该宽频带数据服务的第二中频信号提供给数据解调器51。如果此第二中频信号是一个对应于控制信号或信息的信号，则它由数据解调器51解调并输出至接收控制器52。接收控制器52判断从数据解调器51传输的信息的内容。如果该信息被判定为控制数据解调器57的一个控制信息（如下文中描述的），则接收控制器52根据信息的内容控制数据解调器57。如果该信息被判定为诸如通知信息这样的信息，则接收控制器52将这种信息输出到相关电路（未示出）。

对于一种中频带数据服务或者一种窄频带数据服务，该第二中频信号进一步受到处理。

在本例中，将第二中频信息提供给混频器55。在这一情况中，接收扩展码发生器47输出一个用户专用的扩展码。将这一用户专用的扩展码提供给混频器54去与来自第三本地振荡器53的一个本地振荡信号混合。再将得出的信号提供给混频器55去与第二带通滤波器50提供的第二中频信号混合，而输出一个所要求的窄带的逆扩展的第三中频信号。将此第三中频信号提供给第三带通滤波器56以消除不必要的信号成分。将得出的信号作为一个所要求的信号送至数据解调器57。在接收控制器52的控制下，数据解调器57按照传统的解调方法（数字解调或者如FM解调之类模拟解调）解调所要求的信号，以抽取所要求的信息。为了正常地实现发送机与接收机之间的通信，不言而喻，发送机方设定的扩展码应当与接收机方设定的扩展码完全一致，并且这些扩展码应同时在使用这一通信系统的其它信道用户的扩展码不同。

根据该第一实施例，当一用户需要接受所要求的服务时，便选择该用户专用的第一扩展码及分配给服务属性的第二扩展码，并在发送机方的调制电路中用这两种扩展码执行扩展处理，而解调经过用第二扩展码逆扩展处理所得出的一个信号来判别服务属性，并解调经过用第一扩展码执行对应用第二扩展码逆扩展的信号的逆扩展处理而得出的一个信号，以抽取一个所要求的信息信号。因此，用户能够根据第一与第二扩展码接受服务。由于根据各种服务的属性的扩展码及根据各用户的扩展码是能够分开管理的，所以能够简化各用户与各种服务的管理，并且使系统设计变得简易。

如果将高速数据传输与图象传输分配为宽频带服务，将数据传输与传真传输分配为中频带服务，而将话音传输与低速传输分配为窄频带服务，则这些服务都能有效地利用，正如各用户所希望的。

虽然接收机方的解调电路具有比传统的解调电路更复杂的结构，但带通滤波器50的输出可具有高达500KHz的频率，它能够用现有的数据信号处理技术高效地处理。此外，解调电路能设计成一个数字电路，有些复杂的结构并不阻挡通向本发明的道路。

图5示出可用在图4中的解调电路中的一个滤波器电路。例如，可配置一个解调电路，以便用图5中的滤波器电路61来取代图4中所示的带通滤器56。滤波器电路61通过切换开关电路61c，能够有选择地使用用于窄频带数据的第一带通滤波器61a及用于中频带数据的第二带通滤波器61b两者之一。开关电路61c的切换控制可由图4中的接收控制器52执行。如果如上述那样配置解调电路，则从发送机方发送的数据能够安全地在接收机方接收与解调。在数据传输之前，只须从发送机方将通知接收机方待传输的是窄频带数据还是中频带数据的信息、或者指示要选择带通滤波器61a与61b中哪一个的控制信息之一传输给接收机方即可。具体地说，在具有上述配置的解调电路中，接收控制器52判定在数据传输之前传输的上述信息或控制信息的内容，并根据判定结果控制开关电路61c，从而选择带通滤波器61a与61b中之一。因此，从发送机方发送的数据便能安全地接收与解调。

图6示出也能用在图4中的解调电路中的一种扩展码发生器。此外，解调电路也可配置成用图6中所示的扩展码发生器62取代图4中的接收扩展码发生器47。图6中所示的扩展码发生器62包括一个用于生成用户专用的扩展码的一个第一扩展码发生器62a、分别用于生成不同的面向属性的扩展码的第二至第四扩展码发生器62b至62d以及一个开关电路62e，用于按照一个外部手动开关63的一次操作从第二至第四扩展码发生器62b至62d以及一个开关电路62e，用于按照一个外部手动开关63的一次操作从第二至第四扩展码发生器62b至62d中选择一个。通过用此扩展码发生器62替代图4中所示的接收扩展码发生器47，由第一扩展码发生器62a生成的一个用户专用的扩展码被直接输出到图4中所示的混频器54，并且根据外部手动开关63选择的第二至第四扩展码发生器62b至62d中之一所生成的一个面向属性的扩展码通过开关电路62e输出到混频器48。

图7示出也能用于图4中的解调电路中的另一种扩展码发生器。图7中所示的扩展码发生器64包括一个用于生成用户专用的扩展码的第一扩展码发生器64a，一个用于生成面向属性的扩展码的第二扩展码发生器64b，用于分别存储不同属性扩展码的第一至第三扩展码存储器64c至64e，以及一个开关电路64f，用于按照一个外部手动开关65的操作，将第一至第三扩展码存储器64c至64e中的某一个连接到第二扩展码发生器64b。通过以扩展码发生器64替代图4中所示的接收扩展码发生器47，由第一扩展码发生器64a生成的一个各用户专用的扩展码是直接输出到图4中所示的混频器54的，而由第二扩展码发生器64b生成的一个面向属性的扩展码（即，存储在通过开关电路64f连接到第二扩展码发生器64b上的第一至第三扩展码存储器64c至64e中的一个中的面向属性的扩展码）是输出到图4中所示的混频器48的。当如上所述配置解调电路时，可以通过操作手动开关63或65来将面向属性的码提供给图4中的混频器48。因此，当多个发送站正在广播不同的信息节目时，用户便有可能选择与接收这些节目中的任何一个。

图8示出发送机方的另一种调制电路的结构。此外，图3中的调制电路可以配置成如图8所示。图8中所示的调制电路是配置成便于分开执行图3中所示的调制器35中同时执行的信息调制与扩展调制的。具体地说，在图8中所示的调制电路中，首先，调制器71采用诸如PSK的一种数字调制方法或者诸如FM调制的一种模拟调制方法，以诸如数字数据或模拟信号的发送信号调制一个具有适当频率的载波信号。频率转换器72将频率转换成载波频率。经过这样频率调制的载波频率信号是与从图3中所示的调制电路中的调制器35输出的一个载波频率信号相同的，由功率放大器36将其放大到一个适当的能级，然后将其送至天线37。

虽然在上面针对实施例的说明中没有明确地说明，但是不言而喻，在发送机方与接收机方的各个站中可包括一个发送电路（调制器）及一个接收电路（解调器）。

【第二实施例】

图9示出包括一个发送电路及一个接收电路的一个通信系统的另一实施例。在图9中，示出了与图3中所示的调制器35对应的一个发送电路（调制电路）81及一个与图4中所示的解调器电路51或57对应的接收电路（解调电路）82。发送电路81与接收电路82通过一个天线转换开关83连接到一根单一的天线84。一个控制部分85例如由一个CPU组成。除了上述发送与接收电路81与82之外，控制部分85还连接到一个键输入部分86、一台显示设备87及一个存储器88。控制部分85执行各种控制，如用于将从输入部分86输入的数据或由接收电路82接收的信息（即，数据、通知信息之类）显示在显示设备87上，及将数据或信息存储在存储器88中的一种第一控制;用于将从键输入部分86输入的数据或从存储器88读出的数据作为发送数据（即发送信号）传送到发送电路81、及通过发送电路81输出传输数据的一种第二控制;用于将从麦克风89输入的音频信号作为发送信号通过发送电路81输出的一种第三控制;以及用于将接收电路82收到的音频信号输出到一个扬声器90的一种第四控制。

如上所述，发送机方用分配给用户的第一扩展码及根据属性分配的第二扩展码执行扩展处理，并调制经过扩展处理所得到的信号。接收机方用第二扩展码在传输信号上执行逆扩展处理，在用第二扩展码逆扩展处理过的结果信号上执行一种逆扩展处理，以及解调这些经过两次逆扩展处理的信号。这一系统允许用户根据第一与第二扩展码接受所要求的服务，并能够分开管理根据各种服务的属性的扩展码及根据各用户的扩展码。因此，便有可能简化各个用户与各种服务的管理并方便系统设计。

其它的优点与改型将会容易地被熟悉本技术的人员想到。因此，广义上本发明不局限于特定的细节及这里所示出与描述的代表性设备。从而，可在不脱离由所附的权利要求书及其等价物所定义的总的创造性概念的精神或范围而作出各种改型。

Claims

1、一种扩展频谱通信系统，包括：

一个发送站，具有用于输出分配给各用户的一第一扩展码的第一扩展码输出装置，用于输出根据属性分配的一第二扩展码的第二扩展码输出装置，用于以所述第一与第二扩展码执行信息信号的扩展处理的扩展处理装置，以及用于发送经过所述扩展处理装置的所述扩展处理处理过的一个信号的发送装置；以及

一个接收站，具有用于以所述第二扩展码在一个从所述发送站发送的信号上执行一逆扩展处理、及以所述第一扩展码在一个经过用所述第二扩展码的所述逆扩展而得到的信号上执行一逆扩展处理的逆扩展处理装置，以及用于解调经过所述逆扩展处理装置的所述逆扩展处理处理过的所述信号的解调装置。

2、一种扩展频谱通信系统，包括一发送站，该站具有用于输出分配给各用户的一第一扩展码的第一扩展码输出装置，用于输出根据属性分配的一第二扩展码的第二扩展码输出装置，用于以所述第一与第二扩展码执行信息信号的一种扩展处理装置，以及用于发送经过所述扩展处理装置的所述扩展处理处理过的一个信号的发送装置。

3、一种扩展频谱通信系统，包括一个接收站，该站具有用于以所述第二扩展码在一个从所述发送站发送的信号上执行一逆扩展处理，及以所述第一扩展码在一个经过用所述第二扩展码的所述逆扩展而得到的信号上执行一逆扩展处理的逆扩展处理装置，以及用于解调经过所述逆扩展处理装置的所述逆扩展处理处理过的所述信号的解调装置。